Ученые показали, как быстрорастущие бактерии могут сопротивляться антибиотикам

Исследование, опубликованное в eLife, продемонстрировало, как некоторые быстрорастущие бактерии могут противостоять лечению антибиотиками.

Результаты показывают, что быстрорастущие особи в бактериальных колониях демонстрируют значительно более высокую экспрессию активных рибосом — частиц внутри клетки, синтезирующих белки. Это помогает бактериям избегать накопления важного класса антибиотиков — макролидов — и, следовательно, сопротивляться терапии. Эти данные могут быть использованы для разработки улучшенных антибиотиков, нацеленных на эту стратегию выживания.

"Устойчивость к антибиотикам продолжает угрожать эффективности современных методов лечения. Нам необходимо понять, как отдельные бактерии в колонии могут предотвращать проникновение антибиотиков в их клетки, чтобы мы могли воздействовать на этот механизм новыми методами терапии", — говорит Уршула Лапиньска, научный сотрудник Университета Эксетера, Великобритания.

Новый подход к изучению устойчивости

Для проверки гипотезы о том, что различия в реакции на лекарства могут быть вызваны разной скоростью транспорта препарата между отдельными клетками, команда использовала мультианалитический подход:

Это позволило в реальном времени исследовать взаимодействие распространенных антибиотиков с множеством живых отдельных бактерий во время введения препарата и быстро идентифицировать устойчивые особи.

Ключевое открытие

Анализ показал, что быстрорастущие особи в колонии избегают накопления макролидов в своих клетках. Это контрастирует с текущим представлением о том, что медленный рост клеток является основным фактором выживания без генетических вариаций.

Избегание стало возможным благодаря значительно более высокому количеству рибосом до лечения по сравнению с медленнорастущими особями. Рибосомы обеспечивают важные клеточные процессы, включая эффлюкс — систему, которая выкачивает токсичные вещества, такие как противомикробные соединения, из клетки.

Используя эти новые знания, исследователи затем показали, что химическое манипулирование внешней мембраной бактериальных клеток позволяет уничтожить быстрорастущие варианты с низким накоплением макролидов.

"Эта работа раскрывает ранее непризнанную стратегию выживания у некоторых членов бактериальных колоний, — заключает доктор Стефано Паглиара, старший преподаватель по микрофлюидике в Университете Эксетера. — Эти идеи напрямую принесут пользу микробиологам и клиницистам, работающим над разработкой более эффективной антибиотикотерапии".